專利名稱：雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路應(yīng)用器件領(lǐng)域，特別涉及一種雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著器件尺寸的不斷縮小，傳統(tǒng)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)器件遭遇短溝效應(yīng)等瓶頸，進(jìn)一步發(fā)展受到限制。為提高器件綜合性能，研究人員提出了基于不同工作原理的多種新型器件，其中，隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件因其優(yōu)秀的亞閾值特性和非常低的泄漏電流而 備受關(guān)注。為更好發(fā)揮隧穿器件性能優(yōu)勢(shì)，隧穿機(jī)制被應(yīng)用到不同器件結(jié)構(gòu)上，配合新型器件結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)進(jìn)一步提高器件性能。環(huán)柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件便是其中之一。而對(duì)納米線本身來(lái)說(shuō)，盡管其具有優(yōu)良的柵控能力，但隨著溝道半徑縮減，其泄漏電流等特性受到較大的影響。CN03137771. 8公開(kāi)了一種雙柵金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及其制備方法，它的目的是提供一種自對(duì)準(zhǔn)的電分離雙柵金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(M0S晶體管)。該技術(shù)方案所述雙柵MOS晶體管，包括硅襯底及其上的絕緣介質(zhì)層、源/漏區(qū)、溝道區(qū)、柵介質(zhì)層、柵電極；所述溝道區(qū)為所述絕緣介質(zhì)層上一垂直于所述硅襯底的硅墻；所述溝道區(qū)左右兩側(cè)對(duì)稱地依次縱向排列所述柵介質(zhì)層、柵電極；分布在所述溝道區(qū)左右兩側(cè)的柵電極相互自對(duì)準(zhǔn)且電分離。其不足之處是該雙柵MOS晶體管本質(zhì)上并沒(méi)有降低器件工作時(shí)的亞閾值斜率從而提高器件速度和降低靜態(tài)功耗，而是通過(guò)應(yīng)用動(dòng)態(tài)和多閾值電壓控制，對(duì)主柵和輔柵分別使用不同的偏置電壓，且輔柵電壓需根據(jù)電路處于工作狀態(tài)還是閑置狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，因此需要對(duì)主柵和輔柵進(jìn)行介質(zhì)層分隔的工藝處理，這大大增加了該器件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,從而增加了器件的工藝成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低泄漏電流，高柵控能力，獲得更低亞閾值斜率，有效抑制漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)，從而改善器件在尺寸縮小過(guò)程中的性能惡化狀況，提高器件綜合性能的環(huán)柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件。本發(fā)明的另一目的是提供一種雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，包括源區(qū)、溝道、漏區(qū)和柵電極，其特殊之處在于所述器件中心為溝道，溝道兩端分別設(shè)有源區(qū)、漏區(qū)，溝道外圍依序覆設(shè)氧化物和柵電極。作為優(yōu)選所述柵電極由兩種功函數(shù)不同的金屬材料組成；臨近源區(qū)柵電極的功函數(shù)為4. OeV,臨近漏區(qū)柵電極的功函數(shù)為4. 4eV ;接近所述源區(qū)的柵電極材料功函數(shù)小于接近所述漏區(qū)的柵電極材料功函數(shù)。作為優(yōu)選所述源區(qū)、漏區(qū)摻雜類型相反，均為減少寄生效應(yīng)的重?fù)诫s。作為優(yōu)選所述溝道兩端為不同材料的源區(qū)和漏區(qū)；所述溝道為低摻雜。
作為優(yōu)選所述溝道兩端為相同材料的源區(qū)和漏區(qū)；其中源區(qū)P型重?fù)诫s硅材料，漏區(qū)η型摻雜硅材料，溝道η型輕摻雜硅材料。作為優(yōu)選所述氧化物為氧化硅。作為優(yōu)選在開(kāi)態(tài)下，靠近源區(qū)端的柵電極功函數(shù)屏蔽了靠近漏區(qū)端的較大柵電極功函數(shù)對(duì)溝道導(dǎo)帶和源區(qū)價(jià)帶的能帶重疊的影響，從而不影響隧穿概率和開(kāi)態(tài)電流特性；在關(guān)態(tài)下，靠近漏區(qū)的較大柵電極功函數(shù)使得溝道能帶向上彎曲形成一勢(shì)壘，所述勢(shì)壘減慢了關(guān)態(tài)非直接隧穿載流子流向漏區(qū)的平均速率，當(dāng)靠近源端柵電極功函數(shù)4. O 4. 6eV，靠近漏端柵電極功函數(shù)比源端柵電極功函數(shù)大O. 4 O. 6eV時(shí)，可同時(shí)避免漏區(qū)產(chǎn)生直接隧穿電流。作為優(yōu)選所述源區(qū)的摻雜材料為硼重?fù)诫s、摻雜濃度為IXlO19 2X102°cm_3。
所述溝道的摻雜材料為N型或P型輕摻雜、摻雜濃度為I X IO14 I X IO17CnT3 ;或者溝道不摻雜；
所述漏區(qū)的摻雜材料為磷或砷重?fù)诫s、摻雜濃度為I X IO18 I X IO20Cm-3 ；
所述柵氧化層的材料選用二氧化硅或high-K材料；
所述柵氧化層的厚度為I. 2nm 2nm ；
在總柵長(zhǎng)為定值時(shí)，靠近源區(qū)端柵長(zhǎng)占全部柵長(zhǎng)30% 50% ；
靠近源端柵電極功函數(shù)4. O 4. 4eV,靠近漏區(qū)端柵電極功函數(shù)比前者大O. 4
O.6eV0本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的制造方法，其特殊之處在于，包括以下步驟
⑴在硅圓片上用圓形氮化硅硬掩模，SF6刻蝕出硅柱；
⑵1000°C 1200°C氧化，與水體積比為I :25的HF水溶液腐蝕縮小硅柱尺寸達(dá)到直徑6nm 30nm設(shè)定值,高溫氧化形成設(shè)定厚度氧化層包圍的娃柱；
⑶采用淀積與光刻技術(shù)完成雙材料柵結(jié)構(gòu)的制備，先淀積一層金屬鎢或鉭或鑰，然后光刻除去靠近漏區(qū)30% 50%長(zhǎng)度的金屬，再淀積金屬鈧或鈦鎳混合物，繼而采用CMP技術(shù)除去靠近源區(qū)的金屬鈧或鈦鎳混合物，得到雙材料金屬柵；
(4)120。 150。注入 1父102。(^2/101 ^的硼，并在9001 /IOs IlOO0C /IOs 退火制備源區(qū)；
(5)120。 150。注入 5X1018cnT2/10keV 的磷，并在 900°C /IOs IlOO0C /IOs 制備漏
區(qū)；
(6)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完成金屬電極制備；
(7)制成雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
⑴雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的眾多參數(shù)可調(diào)，通過(guò)適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置、調(diào)節(jié)，能夠在幾乎不損失開(kāi)態(tài)電流的情況下有效降低關(guān)態(tài)泄漏電流，提高開(kāi)關(guān)電流比。⑵在開(kāi)態(tài)電流幾乎不受損失的同時(shí)，雙材料柵的引入使得納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件關(guān)態(tài)電流變小，從而開(kāi)關(guān)電流比增大，亞閾值斜率減小。同時(shí)由于屏蔽了漏極電壓對(duì)器件的影響，漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)明顯減弱。因而進(jìn)一步優(yōu)化了納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件綜合性能，推動(dòng)了柵工程的發(fā)展。
(3)雙材料柵使電勢(shì)在柵接觸處產(chǎn)生回落，該電勢(shì)回落使器件電場(chǎng)分布在柵接觸處產(chǎn)生負(fù)峰值，從而減小了溝道內(nèi)載流子的平均移動(dòng)速率，改善器件的關(guān)態(tài)電流等特性。⑷分別改變靠近漏區(qū)端和靠近源區(qū)端柵材料的功函數(shù)，開(kāi)態(tài)和關(guān)態(tài)下能帶圖均產(chǎn)生相應(yīng)變化并對(duì)載流子的輸運(yùn)產(chǎn)生以下影響關(guān)態(tài)時(shí)漏端柵材料功函數(shù)增大，將在溝道靠近漏端形成一個(gè)勢(shì)壘，該勢(shì)壘阻止了載流子(電子)流向漏區(qū)，有效降低泄漏電流，但是功函數(shù)進(jìn)一步增大時(shí)，溝道價(jià)帶將和漏區(qū)導(dǎo)帶開(kāi)始形成重疊，發(fā)生直接隧穿，漏電流反而增大，所以需要合理的設(shè)置；開(kāi)態(tài)時(shí)靠近漏端柵材料功函數(shù)越大，能帶重疊厚度越小，隧穿寬度越大，隧穿電流越??；關(guān)態(tài)時(shí)合理設(shè)置靠近源端的柵材料功函數(shù)可以避免源端發(fā)生隧穿；開(kāi)態(tài)時(shí)源端柵材料功函數(shù)越小，源區(qū)價(jià)帶與溝道導(dǎo)帶就有越多重疊，使得隧穿概率增大，隧穿電流增大。通過(guò)仿真對(duì)比分析，在一定參數(shù)合理設(shè)置下進(jìn)行能帶分布的權(quán)衡，可以獲得良好的器件綜合性能。
(5)雙材料柵結(jié)構(gòu)中柵材料功函數(shù)差對(duì)器件漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)和亞閾值斜率的影響隨著柵材料功函數(shù)差增大，漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)明顯減小。對(duì)漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)的抑制作用來(lái)源于雙材料柵結(jié)構(gòu)中靠近漏端柵對(duì)漏極電壓的屏蔽作用。雙材料柵結(jié)構(gòu)的亞閾值斜率也隨著功函數(shù)差的變化而變化，其最小亞閾值斜率在50mV/Dec乃至40mV/Dec以下,且相比于單材料柵結(jié)構(gòu)，亞閾值斜率明顯降低，說(shuō)明雙材料柵結(jié)構(gòu)有潛力在更進(jìn)一步的技術(shù)應(yīng)用和研究下得到優(yōu)秀的柵控能力和良好的電路反應(yīng)能力。(6)雙材料柵結(jié)構(gòu)中柵材料功函數(shù)差對(duì)器件開(kāi)關(guān)電流比和跨導(dǎo)的影響隨著柵材料功函數(shù)差在一定范圍內(nèi)增大，其開(kāi)關(guān)電流比增大，同時(shí)保持良好跨導(dǎo)特性，最終在功函數(shù)差為O. 4eV時(shí)獲得最優(yōu)配置。


圖I是本發(fā)明雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件截面示意圖。圖2是本發(fā)明雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件和對(duì)應(yīng)的單材料納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的器件溝道區(qū)電勢(shì)分布圖。圖3是本發(fā)明改變雙材料柵結(jié)構(gòu)柵功函數(shù)值時(shí)的關(guān)態(tài)和開(kāi)態(tài)能帶分布圖。圖4是本發(fā)明改變雙材料柵功函數(shù)差對(duì)器件開(kāi)態(tài)電流和關(guān)態(tài)電流的影響示意圖。圖5是本發(fā)明改變雙材料柵功函數(shù)差對(duì)器件亞閾值斜率和漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)的影響示意圖。圖6是本發(fā)明改變雙材料柵功函數(shù)差對(duì)器件開(kāi)關(guān)電流比和跨導(dǎo)的影響示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述
請(qǐng)參閱圖I所示，在本實(shí)施例中，所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件中心為溝道2，溝道2兩端分別設(shè)有源區(qū)I、漏區(qū)3，溝道2外圍依序覆設(shè)氧化硅6和柵電極4和柵電極5。本實(shí)施例中，所述柵電極4和柵電極5由兩種功函數(shù)不同的金屬材料組成。接近所述源區(qū)I的柵電極4材料功函數(shù)小于接近所述漏區(qū)3的柵電極5材料功函數(shù)；臨近源區(qū)柵電極4的功函數(shù)為4. OeV,臨近漏區(qū)柵電極5的功函數(shù)為4. 4eV。所述源區(qū)I、漏區(qū)3摻雜類型相反，均為減少寄生效應(yīng)的重?fù)诫s。
第一種實(shí)施方式中，所述溝道2兩端為不同材料的源區(qū)I和漏區(qū)3 ;所述溝道2為低慘雜。第二種實(shí)施方式中，所述溝道2兩端為相同材料的源區(qū)I和漏區(qū)3 ;其中源區(qū)I為P型重?fù)诫s娃材料，漏區(qū)3為η型摻雜娃材料,溝道2為η型輕摻雜娃材料。本實(shí)施例中，在開(kāi)態(tài)下，靠近源區(qū)I端的柵 電極4功函數(shù)屏蔽了靠近漏區(qū)3端的較大柵電極5功函數(shù)對(duì)溝道2導(dǎo)帶和源區(qū)I價(jià)帶的能帶重疊的影響，從而不影響隧穿概率和開(kāi)態(tài)電流特性；在關(guān)態(tài)下，靠近漏區(qū)3的較大柵電極5功函數(shù)使得溝道2能帶向上彎曲形成一勢(shì)壘，所述勢(shì)壘減慢了關(guān)態(tài)非直接隧穿載流子流向漏區(qū)I的平均速率，適當(dāng)?shù)墓瘮?shù)選擇可以同時(shí)避免漏區(qū)3產(chǎn)生直接隧穿電流。本實(shí)施例中，所述源區(qū)I為P型摻雜、摻雜材料為硼。所述溝道2為輕摻雜，摻雜濃度為I X IO15CnT3,摻雜材料選用磷；所述漏區(qū)3為N型摻雜，摻雜濃度5 X IO18CnT3,摻雜材料選用磷；所述柵氧化層6選用二氧化硅；所述柵氧化層6的厚度2nm。本實(shí)施例中，在總柵長(zhǎng)為定值40nm，靠近源區(qū)I端柵長(zhǎng)為16nm，靠近漏區(qū)3端的柵長(zhǎng) 24nm。本實(shí)施例中，靠近源區(qū)I端和靠近漏區(qū)3端的柵電極4和柵電極5的功函數(shù)分別為 4. OeV 和 4. 4eV0所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的制造方法，包括以下步驟
(1)在硅圓片上用圓形氮化硅硬掩模，SF6刻蝕出硅柱；
(2)1000°C 1200°C氧化，與水體積比為I :25的HF水溶液腐蝕縮小硅柱尺寸達(dá)到直徑6nm 30nm設(shè)定值,高溫氧化形成設(shè)定厚度氧化層包圍的娃柱；
(3)采用淀積與光刻技術(shù)完成雙材料柵結(jié)構(gòu)的制備，先淀積一層金屬鎢或鉭或鑰，然后光刻除去靠近漏區(qū)30% 50%長(zhǎng)度的金屬，再淀積金屬鈧或鈦鎳混合物，繼而采用CMP技術(shù)除去靠近源區(qū)的金屬鈧或鈦鎳混合物，得到雙材料金屬柵；
(4)120。 150。注入1父102°(^2/101 ^的硼，并在 9001 /IOs 1100。。/IOs 退火制備源區(qū)；
(5)120。 150。注入5X1018cnT2/10keV 的磷，并在 900°C /IOs 1100。。/IOs 退火制備漏區(qū)；
(6)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完成金屬電極制備；
(7)制成雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件。請(qǐng)參閱圖2所示，雙材料柵使電勢(shì)在柵接觸處產(chǎn)生回落，該電勢(shì)回落使器件電場(chǎng)分布在柵接觸處產(chǎn)生負(fù)峰值，從而減小了溝道內(nèi)載流子的平均移動(dòng)速率，改善器件的關(guān)態(tài)電流等特性。請(qǐng)參閱圖3所示，分別改變靠近漏端和靠近源端的柵材料的功函數(shù)，開(kāi)態(tài)和關(guān)態(tài)下能帶圖均產(chǎn)生相應(yīng)變化并對(duì)載流子的輸運(yùn)產(chǎn)生特定影響。從左上能帶圖可以看到，關(guān)態(tài)時(shí)漏端柵材料功函數(shù)增大，將在溝道靠近漏端形成一個(gè)勢(shì)壘，該勢(shì)壘阻止了載流子(電子)流向漏區(qū)，有效降低泄漏電流，但是功函數(shù)進(jìn)一步增大時(shí)，溝道價(jià)帶將和漏區(qū)導(dǎo)帶開(kāi)始形成重疊，發(fā)生直接隧穿，漏電流反而增大，所以需要合理的設(shè)置；從左下能帶圖可以看到，開(kāi)態(tài)時(shí)靠近漏端柵材料功函數(shù)越大，能帶重疊厚度越小，隧穿寬度越大，隧穿電流越?。粡挠疑夏軒D可以看到，關(guān)態(tài)時(shí)合理設(shè)置靠近源端的柵材料功函數(shù)可以避免源端發(fā)生隧穿；從右下能帶圖可以看到，開(kāi)態(tài)時(shí)源端柵材料功函數(shù)越小，源區(qū)價(jià)帶與溝道導(dǎo)帶就有越多重疊，使得隧穿概率增大，隧穿電流增大。通過(guò)仿真對(duì)比分析，在一定參數(shù)合理設(shè)置下進(jìn)行能帶分布的權(quán)衡，可以獲得良好的器件綜合性能。請(qǐng)參閱圖4所示，隨著柵材料功函數(shù)差增大，開(kāi)關(guān)電流分別發(fā)生相應(yīng)的變化，如圖所示可以得到功函數(shù)差為O. 4eV的最優(yōu)配置。請(qǐng)參閱圖5所示，隨著柵材料功函數(shù)差增大，漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)明顯減小。對(duì)漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)的抑制作用來(lái)源于雙材料柵結(jié)構(gòu)中靠近漏端柵對(duì)漏極電壓的屏蔽作用。雙材料柵結(jié)構(gòu)的亞閾值斜率也隨著功函數(shù)差的變化而變化，其最小亞閾值斜率在50mV/Dec乃至40mV/Dec以下，且相比于單材料柵結(jié)構(gòu)，亞閾值斜率明顯降低，說(shuō)明雙材料柵結(jié)構(gòu)有潛力在更進(jìn)一步的技術(shù)應(yīng)用和研究下得到優(yōu)秀的柵控能力和良好的電路反應(yīng)能力。請(qǐng)參閱圖6所示，隨著柵材料功函數(shù)差在一定范圍內(nèi)增大，其開(kāi)關(guān)電流比增大，同時(shí)保持良好跨導(dǎo)特性，最終在功函數(shù)差為O. 4eV時(shí)獲得最優(yōu)配置。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，包括源區(qū)、溝道、漏區(qū)和柵電極，其特征在于所述器件中心為溝道，溝道兩端分別設(shè)有源區(qū)、漏區(qū)，溝道外圍依序覆設(shè)氧化物和柵電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述柵電極由兩種功函數(shù)不同的金屬材料組成；臨近源區(qū)柵電極的功函數(shù)為4. OeV，臨近漏區(qū)柵電極的功函數(shù)為4. 4eV ;接近所述源區(qū)的柵電極材料功函數(shù)小于接近所述漏區(qū)的柵電極材料功函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述源區(qū)、漏區(qū)摻雜類型相反，均為減少寄生效應(yīng)的重?fù)诫s。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述溝道兩端為不同材料的源區(qū)和漏區(qū)；所述溝道為低摻雜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述溝道兩端 為相同材料的源區(qū)和漏區(qū)；其中源區(qū)P型重?fù)诫s硅材料，漏區(qū)η型摻雜硅材料，溝道η型輕摻雜硅材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述氧化物為氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于在開(kāi)態(tài)下，靠近源區(qū)端的柵電極功函數(shù)屏蔽了靠近漏區(qū)端的較大柵電極功函數(shù)對(duì)溝道導(dǎo)帶和源區(qū)價(jià)帶的能帶重疊的影響，從而不影響隧穿概率和開(kāi)態(tài)電流特性；在關(guān)態(tài)下，靠近漏區(qū)的較大柵電極功函數(shù)使得溝道能帶向上彎曲形成一勢(shì)壘，所述勢(shì)壘減慢了關(guān)態(tài)非直接隧穿載流子流向漏區(qū)的平均速率，當(dāng)靠近源端柵電極功函數(shù)4. O 4. 6eV，靠近漏端柵電極功函數(shù)比源端柵電極功函數(shù)大O. 4 O. 6eV時(shí)，可同時(shí)避免漏區(qū)產(chǎn)生直接隧穿電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述源區(qū)的摻雜材料為硼重?fù)诫s、摻雜濃度為I X IO19 2X 102°cm_3。
9.所述溝道的摻雜材料為N型或P型輕摻雜、摻雜濃度為IX IO14 I X IO17CnT3 ;或者溝道不摻雜； 所述漏區(qū)的摻雜材料為磷或砷重?fù)诫s、摻雜濃度為I X IO18 I X IO20Cm-3 ； 所述柵氧化層的材料選用二氧化硅或high-K材料； 所述柵氧化層的厚度為I. 2nm 2nm ； 在總柵長(zhǎng)為定值時(shí)，靠近源區(qū)端柵長(zhǎng)占全部柵長(zhǎng)30% 50% ； 靠近源端柵電極功函數(shù)4. O 4. 4eV,靠近漏區(qū)端柵電極功函數(shù)比前者大O. 4 O.6eV0
10.一種制造權(quán)利要求I所述雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的方法，其特征在于，包括以下步驟 ⑴在硅圓片上用圓形氮化硅硬掩模，SF6刻蝕出硅柱； ⑵1000°C 1200°C氧化，與水體積比為I :25的HF水溶液腐蝕縮小硅柱尺寸達(dá)到直徑6nm 30nm設(shè)定值,高溫氧化形成設(shè)定厚度氧化層包圍的娃柱； ⑶采用淀積與光刻技術(shù)完成雙材料柵結(jié)構(gòu)的制備，先淀積一層金屬鎢或鉭或鑰，然后光刻除去靠近漏區(qū)30% 50%長(zhǎng)度的金屬，再淀積金屬鈧或鈦鎳混合物，繼而采用CMP技術(shù)除去靠近源區(qū)的金屬鈧或鈦鎳混合物，得到雙材料金屬柵；(4)120。 150。注入 I X IO2WVlOkeV 的硼，并在 900°C /IOs 1100。。/IOs 退火制備源區(qū)； (5)120。 150。注入 5XlOlWVlOkeV 的磷，并在 900°C /IOs 1100。。/IOs 退火制備漏區(qū)； (6)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完成金屬電極制備； (7)制成雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件及制造方法。該雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件的中心為溝道，其兩端分別設(shè)有源區(qū)、漏區(qū)，溝道外圍依序覆設(shè)氧化物和柵電極。制造方法在硅圓片上用圓形氮化硅硬掩模，SF6刻蝕出硅柱；高溫氧化，HF水溶液腐蝕縮小硅柱尺寸達(dá)到直徑6nm～30nm設(shè)定值，高溫氧化形成設(shè)定厚度氧化層包圍的硅柱；采用淀積與光刻技術(shù)完成雙材料柵結(jié)構(gòu)的制備；分別在120°~150°注入1×1020cm-2/10keV和5×1018cm-2/10keV的硼和磷，在900℃/10s~1100℃/10s退火制備源區(qū)和漏區(qū)；CMOS工藝完成金屬電極制備；制成雙材料柵納米線隧穿場(chǎng)效應(yīng)器件。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102956709SQ20121045152
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者何進(jìn), 張愛(ài)喜, 梅金河, 杜彩霞, 張立寧, 葉韻 申請(qǐng)人:北京大學(xué)深圳研究院